BMPR-IB基因在高繁殖力绵羊世代群体中遗传规律的研究

杨 华，杨永林

（新疆农垦科学院畜牧兽医研究所，新疆 石河子 832000）

BMPR-IB基因在高繁殖力绵羊世代群体中遗传规律的研究

杨 华，杨永林⋆

（新疆农垦科学院畜牧兽医研究所，新疆 石河子 832000）

本研究以五个世代中国美利奴羊（军垦型）为试验材料，应用PCR-RFLP技术分析BMPR-IB基因在绵羊世代间基因频率与基因型频率的遗传规律。统计分析表明，五个世代中BMPR-IB基因遗传变化规律与高繁殖力绵羊培育过程一致，A746G碱基突变为绵羊常染色体突变，其表型符合孟德尔遗传分离模式，证明应用BMPR-IB基因开展高繁殖力绵羊的培育是可行的。

中国美利奴羊（军垦型）；BMPR-IB基因；世代；遗传规律

家畜的繁殖性状是重要的经济性状之一，绵羊的产羔数是一个遗传力很低的数量性状，其遗传力只有0.1左右，通过开展分子标记辅助育种，能够缩短选育时间而且可以提高选育的准确性。BMPR-IB（FecB）基因由Davis等（1980年）在Booroola美利奴羊中发现的高产羔数主效基因[1]，于1989年被国际绵、山羊遗传命名委员会正式命名，是研究最早、作用机制最清楚的基因。自1981年起，新疆农垦科学院及有关单位在刘守仁院士的带领下，有计划地开展了多胎品系羊的培育工作，经过多年努力，培育出体格大、四肢强健、抗病力强、耐寒耐粗饲、适于山地草原放牧饲养的多胎细毛羊品系核心群，群体平均繁殖率达182%[2]。2002年应用PCR-RFLP方法证明，BMPR-IB基因为中国美利奴羊产羔数的主效基因，可以用于对绵羊产羔数的选择。

中国美利奴羊（军垦型）为我国自己培育的品种，分析该多胎品系绵羊选育过程中BMPR-IB基因型变化趋势与分布规律有很重要的意义，可以从群体遗传学角度证明中国美利奴羊产羔数的主效基因为BMPR-IB基因，为更好地应用BMPR-IB基因开展分子标记辅助选育优质多胎绵羊提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料及处理 试验绵羊为五个世代中国美利奴母羊（军垦型）1 237只，其中包括830只肉用多胎品系绵羊和407只毛用多胎品系绵羊，采集绵羊耳组织，保存备用。同时记录有产羔记录的绵羊产羔数。

应用酚、氯仿提取绵羊耳组织的DNA，具体步骤参照《分子克隆》第二版，提取的基因组DNA保存于-20℃备用。

1.2 主要试剂 蛋白酶K、Taq酶均购自TaKaRa公司；pUC19 DNA/MspⅠ(HapⅡ)marker、限制性内切酶AvaⅡ和引物购自上海生工生物工程公司。

1.3 绵羊多胎性状BMPPRR--IIBB基因的PCR--RRFFLLPP分型用PCR-RFLP方法进行绵羊BMPR-IB基因型的鉴定，应用BMPR-IB基因特异性引物PCR扩增，产物用限制性内切酶AvaⅡ酶切，琼脂糖凝胶电泳分析。方法参照Wilson等（2001）[3]的方法进行。

1.4 数据统计分析 绵羊各世代BMPR-IB基因A746G位点基因型分布的显著性检验使用统计软件JMP 4.0（SAS Institute，2000）进行数据分析。

2 结果和分析

2.1 PCR--RRFFLLPP结果 经过PCR扩增BMPR-IB基因与电泳分析，PCR产物有特异性的扩增条带，与预期扩增片段大小一致，可以直接进行RFLP分析。用限制性内切酶AvaⅡ消化PCR产物，经2.5%琼脂糖凝胶电泳后产生3种基因型，为突变型BB基因型、野生型++基因型与杂合型B+基因型，见图1。

图1 RFLP分析结果Fig.1 The results of RFLP

2.2 BMPPRR--IIBB基因不同等位基因在绵羊世代间的分布频率 对绵羊BMPR-IB基因A746G位点产生的不同基因型在中国美利奴（军垦型）多胎品系羊第三、四、五、六和七世代的分布进行分析，基因频率与基因型频率见表1，在中国美利奴两个品系羊群的五个世代中+等位基因频率占优势，均高于B等位基因频率；在中国美利奴两个品系羊群的五个世代中BB基因型频率均比较小，低于++和B+基因型频率，以++和B+基因型两种基因型为主。中国美利奴肉用品系在第三、四、五和六世代BMPR-IB基因A746G位点基因型分布差异达到了显著的水平（P＜0.05），特别是第四和六世代A746G位点基因型分布差异达到了极显著的水平（P＜0.01），第三、四、五和六世代绵羊群体中BMPR-IB基因A746G位点基因型分布均处于Hardy-Weinberg不平衡状态；而在第七世代A746G位点基因型分布差异不显著（P＞0.05），绵羊群体中BMPR-IB基因A746G位点基因型分布均处于Hardy-Weinberg平衡状态；在中国美利奴毛用多胎品系中在第四世代BMPR-IB基因A746G位点基因型分布差异达到了极显著的水平（P＜0.01），绵羊群体中BMPR-IB基因A746G位点基因型分布均处于Hardy-Weinberg不平衡状态；而在第三、五、六和七世代A746G位点基因型分布差异不显著（P＞0.05），绵羊群体中BMPR-IB基因A746G位点基因型分布均处于Hardy-Weinberg平衡状态。

表1 绵羊BMPR-IB基因A746G位点基因型和基因频率在世代间的比较Table1 The comparisons of frequencies of genotype and gene ofBMPR-IBgene A746G site in five generations

图2 中国美利奴肉用多胎品系羊BMPR-IB基因A746G位点等位基因频率在世代间变化趋势Fig.2 The trend of frequencies of allele ofBMPR-IBgene A746G site in five Chinese Merino multiparous line for mutton production lines

图2与图3分别显示出中国美利奴肉/毛用两个多胎品系绵羊群体中BMPR-IB基因A746G位点等位基因频率在世代间变化趋势，可以看出世代间+等位基因频率均高于B等位基因频率。

中国美利奴肉用多胎品系绵羊群体中BMPR-IB基因A746G位点+等位基因频率在G3～G6四个世代间呈下降趋势，而在G7世代上升；而B等位基因频率在G3～G6四个世代间呈上升趋势，而在G7世代下降。中国美利奴毛用多胎品系绵羊群体中BMPR-IB基因A746G位点+等位基因频率在G3～G5四个世代间呈上升趋势，而在G5～G7世代开始下降；而B等位基因频率在G3～G5四个世代间呈下降趋势，而在G5～G7世代开始上升；但是总的变化趋势不显著。

图3 中国美利奴毛用多胎品系羊BMPR-IB基因A746G位点等位基因频率在世代间变化趋势Fig.3 The trend of frequencies of allele ofBMPR-IBgene A746G site in five Chinese Merino multiparous line for wool production lines

3 讨论

3.1 中国美利奴羊（军垦型）BMPPRR--IIBB基因的遗传模式 本研究结合中国美利奴（军垦型）多胎品系羊的选育实际情况，结合育种过程中注重高产羔数的性状进行选择培育，收集五个世代绵羊样本与绵羊产羔记录，应用PCR-RFLP技术检测绵羊产羔性状主效基因BMPR-IB基因的基因型，结果说明BB基因型与澳大利亚Booroola品系中FecB的B等位基因的是相同的[4-5]，在绵羊世代中对产羔数具有高贡献率，而B+基因型同样也对绵羊的产羔数具有重要作用，BB基因型个体平均产羔率达到280%，B+基因型个体平均产羔率达到250%。

对多胎性状分离规律的研究表明，公羊和母羊都能够携带BMPR-IB基因的B等位基因，不存在性别的差异，说明中国美利奴（军垦型）多胎品系羊群中BMPR-IB基因A746G的碱基置换由常染色体突变所致，与澳大利亚Booroola品系羊群中FecB基因的遗传分离模式以及作用机理相同，其表型符合孟德尔遗传分离模式。

3.2 中国美利奴羊（军垦型）多胎品系世代间BMPPRR--IIBB基因等位基因的分布分析 对绵羊BMPR-IB基因A746G位点产生的不同基因型在中国美利奴（军垦型）多胎品系羊第三、四、五、六和七世代的分布进行分析，在中国美利奴两个品系羊群的五个世代中+等位基因频率占优势，均高于B等位基因频率，BB基因型频率均比较小，以++和B+基因型两种基因型为主。说明在群体中由于自然基因突变所产生的人们所期望的经济性状几率比较低，通过不断地选择，来提高B等位基因在群体中的比例，从而提高群体的平均产羔率。

通过对群体的遗传平衡状态分析发现，中国美利奴肉用多胎品系在第三、四、五和六世代绵羊群体中BMPR-IB基因A746G位点基因型分布均处于Hardy-Weinberg不平衡状态（P＜0.05）；而在第七世代A746G位点基因型分布均处于Hardy-Weinberg平衡状态（P＞0.05）；B等位基因频率在G3～G6四个世代间呈上升趋势，而在G7世代下降。说明在对肉用多胎品系的选育中，由于选育中对肉用性状的选择压大，在培育中要在注意多胎性状的同时，也必须注重肉用性能，因此在第七世代群体才达到Hardy-Weinberg平衡状态，肉用品系羊多胎性能处于稳定。

而在中国美利奴毛用多胎品系中在第四世代绵羊群体中BMPR-IB基因A746G位点基因型分布均处于Hardy-Weinberg不平衡状态（P＜0.01）；而在第三、五、六和七世代绵羊群体中BMPR-IB基因A746G位点基因型分布均处于Hardy-Weinberg平衡状态（P＞0.05）；B等位基因频率在G3～G5四个世代间呈下降趋势，而在G5～G7世代开始上升，总的变化趋势不显著。这一结果也验证了在中国美利奴多胎品系培育中肉用多胎品系的培育要晚于毛用多胎品系的培育。在毛用多胎品系培育中前期（G3～G4）在毛用性状（包括细度、长度等重要表型）趋于稳定以后，开始逐渐注重多胎性状的选择，使群体的选择压大；而在G5以后，多胎性状也逐渐趋于稳定，以BMPR-IB基因作为绵羊多胎性状主效基因的遗传贡献得到了体现。

家畜的繁殖性状在不同的品种、畜群及个体间差异很大，说明对家畜的繁殖性状进行遗传改良是有条件和可能的。因此，利用DNA分子标记来检测并利用绵羊多胎性状的主效基因成为提高繁殖率的主要措施，这样可以通过对每一代绵羊的主效基因BMPR-IB基因分布规律开展追踪，就能够开展分子标记辅助选择技术（MAS）提高群体繁殖率。在多胎品系群体选育中，结合BMPR-IB基因型的检测，统计绵羊产羔数，表明应用BMPR-IB基因开展分子标记辅助育种是完全可行的，能够快速增加群体规模，给养羊业生产带来一定的经济效益。

[1]Davis GH,Montgomery GW,Allison AJ,et al. Segregation of a major gene influencing fecundity in progeny of Booroola sheep[J].N.Z. J.Agric.Res,1982,25:525-529.

[2]刘守仁，邵长发，张风林，等.中国美利奴羊（新疆军垦型）多胎品系的选育研究[J].畜牧与兽医，1995，27（6）：246-248.

[3]Wilson T,Wu XY,Juengel JL,et al.Highly prolific Booroola sheep have a mutation in the intracellular kinase domain of bone morphogenetic protein IB receptor(ALK-6) that isexpressedinbothoocytesandgranulosa cells[J].Biology of Reproduction,2001,64（4）:1225-1235.

[4] Davis GH. Major genes affecting ovulation rate in sheep[J]. Genet. Sel. Evol, 2005, 37:S11-S23.

[5]Montgomery GW,Penty JM,Lord EA,et al.The search for the Booroola (FecB) mutation[J]. J Reprod Fertil Suppl,1995,49:113-121.

The Study on Inheritance of BMPR-IB Gene in Prolific Sheep

Yang Hua,Yang Yonglin*
（Animal husbandry and veterinary research institute of Xinjiang academy of agricultural and reclamation science，Xinjiang Shihezi 832000）

The inheritance ofBMPR-IBgene was analyzed by PCR-RFLP method in five generations of Chinese Merino(JunKen Type),The statistics analysis showed inheritance of BMPR-IB gene was consistent with breeding of high prolific sheep.Population genetic analysis showed phenotype distribution ofBMPR-IBgene was consistent with the Mendelian inheritance model.The mutation ofBMPR-IBgene were existed in the autosome.The breeding of the wool prolific line and mutton prolific line of Chinese Merino(JunKen Type)were succeeded,frequencies of three genotypes reached Hardy-Weinberg equilibrium in two prolific lines.

Chinese Merino(JunKen Type);BMPR-IBgene;Generation;Inheritance

S826.2

1672-9692(2015)09-0013-05

2015-07-26

杨华（1977-），男，博士，研究员，研究方向：动物遗传育种与繁殖。

杨永林（1964-），男，研究员，研究方向：动物遗传育种与繁殖。

新疆生产建设兵团农业科技攻关（2011BA006）；兵团绵羊繁育生物技术重点实验室开放课题（2011KLS03）